Evolução dos conceitos termodinâmicos

Conceito

Termodinâmica é o ramo da física que estuda as relações entre calor,

temperatura, trabalho e energia. Abrange o comportamento geral dos

sistemas físicos em condições de equilíbrio ou próximas dele.

Sobre as leis As principais definições de grandezas

termodinâmicas constam de suas leis: a lei zero é a que define a temperatura; a primeira lei [...] é a

do princípio da conservação da energia; a segunda lei define entropia e fornece regras para

conversão de energia térmica em trabalho mecânico e a terceira lei aponta limitações para a

obtenção do zero absoluto de temperatura.

LeisLei zero

Primeira lei

Segunda lei

Terceira lei

1624 - J. Leurechon descreve um termômetro de ar. Seus defeitos foram levantados por Pascal (1648) e Boyle (1662);

1694 - Renaldini: pontos fixos. A fusão do gelo e a ebulição da água; 1632 - Jean Rey: primeira menção a um termômetro de líquido;

1708 - Ole Römer e Daniel Fahrenheit. Termômetros com dois pontos de referência e o emprego do mercúrio como liquido termométrico;

1743 - J.P. Christin e Andres Celsius: termômetro de mercúrio com a escala centigrada. Adaptada mais tarde pela Comissão de Pesos e Medidas

criada pela revolução francesa em 1794; 1730 - J.A. Deluc e René Réaumur: escala termométrica de 80 graus; 1779 - J.H. Lambert, determina em -270° C o valor do zero absoluto.

TermometriaLinha do Tempo

Invento do termômetro

O astrônomo italiano Galileu Galilei (1564 – 1642) foi um dos primeiros a construir um

termômetro em 1593, em Florença. O termômetro florentino mostrado na figura, surgiu logo a seguir. Ele registrava mudanças de temperatura pela elevação e queda das

bolas de vidro no interior de tubos com água.

O livro de Perguntas &

Respostas

Coleção Aventura VisualEditora Globo, 1994

1782 - Pirômetro de Wedgwood (constituído de cilindros de argila seca);

1836 - Pirômetro de Pouillet (termômetro a gás com depósito de platina);

1828 e 1855 - Pirômetros de Princep e de Appold (baseado na fusão e ebulição de corpos);

1886 – 1891 - Pirômetros de Siemens e Callendar (resistência elétrica);

1896 - Holborn e Wien: termopar de ródio – platina.

Medidas de temperaturas elevadas

Linha do Tempo

Natureza do calorTeoria do calórico: o calor como um fluido imponderável:

PierreGassendi (astrônomo e filósofo Frances), Lavoisier e Bertholet (químicos franceses), William Thomson (Lord Kelvin), William

Cleghorn (Edimburgh, 1779);Mecanicistas: o calor resulta do movimento das partículas:

Francis Bacon e Robert Hooke;1798 - Benjamin Thompson (conde Rumford): observa a

produção de calor na perfuração dos canos para canhões (calor gerado pela fricção). Suas experiências forneceram um argumento

contra a hipótese do calórico.

Teoria moderna do calor1842 – Julius R. von Mayer propõe que a energia de um sistema fechado é constante: Principio da conservação da

energia. Em 1845 fornece um valor ao equivalente

mecânico da unidade de calor.

Teoria moderna do calor1847 - James Joule estudou o

trabalho realizado por um gás quando se expande e o calor gerado quando se comprime. Determinou a quantidade

de trabalho necessária para gerar uma quantidade determinada de calor (a

equivalência entre a energia mecânica e o calor). Posteriormente, Hirrn (1858),

Rowland (1880) e Miculescu (1892) determinam o equivalente mecânico do

calor com maior precisão.

Teoria moderna do calor1848 - William Thomson (feito Lord Kelvin por seu trabalho no desenho da

bússola) propõe uma escala de temperatura em que a unidade de calor e de trabalho mecânico desenvolvido fosse

sempre a mesma. Esta escala independente da substância utilizada ou do corpo. Ele também foi um pioneiro na engenharia elétrica e projetou o primeiro

cabo telegráfico transatlântico.

Teoria moderna do calor1850 – 1865 Rudolf Clausius:

formula a relação entre o fluxo de calor e o trabalho mecânico.

Introduz o conceito de entropia (do grego, trope, transformação). Enunciado da segunda Lei da Termodinâmica. O trabalho de

Clausius e de Kelvin tornou claro que o calor não era nenhum

misterioso fluido mas sim uma forma de energia.

Termodinâmica1876 – Willard Gibbs publica sua obra On the

Equilibrium of Heterogeneous Substances, que marca o início da termoquímica. Introduz a regra de fases.

Estudando as transformações a volume constante, ele introduz e a função termodinâmica G.

1877 – Boltzmann estabelece o vínculo entre o teorema de Clausius sobre o aumento da entropia e a

probabilidade de estado de um sistema. Interpretação estatística da entropia: S = kB lnΩ

Motor de haste de Newcomen (1712)

A haste transferia potência de um pistão que se

movimentava dentro de um cilindro. O vapor entrava no

cilindro quando o pistão subia, e era condensado. A

pressão do ar forçava o pistão para baixo.

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Cola da Web, Termodinâmica. Disponível em: <http://www.coladaweb.com/fisica/termologia/termodinamica>.Acesso em 14 de Junho de 2016.

Prof. Dr. José Pedro Donoso. Datas e Personagens na História da Termodinâmica. <http://www.ifsc.usp.br/~donoso/termodinamica/Historia_Termodinamica.pdf>. Acesso em 14 de Junho de 2016.

Referências

AcadêmicosAbraão França da SilvaAntônia Keciane Souza de LimaNataiana de Araújo Silva

14 de Junho de 2016

Trabalho apresentado como requisito parcial da N1 para matéria de Introdução a Física, do curso de Licenciatura em Física, 1º Período, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Acre, Campus de Sena Madureira. Orientador: Profª. Emanuele